阅读说明：本技术 一种装配式钢结构扭转自锁柱柱连接节点 (Assembled steel construction twists reverse self-locking post connected node ) 是由 陆亚萍 高宇航 常鸿飞 夏军武 丁威 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种装配式钢结构扭转自锁柱柱连接节点,该柱柱连接节点包括上节钢柱、下节钢柱、上节钢柱端板、下节钢柱端板、下节钢柱隔板、插杆和顶杆,插杆和顶杆分别固定连接在上节钢柱端板的四角和中心位置,下节钢柱端板的四角和中心位置分别开设有插杆限位孔和顶杆限位孔,下节钢柱隔板中央固定有通过顶杆触发的扭簧触发旋转装置,其外壁通过套设有扭转弹簧的连接轴与连接杆铰接,进而与旋转垫片连接,旋转垫片在扭转弹簧提供的弹力作用下与插杆进行卡合。本发明的柱柱连接节点焊接部分在工厂内完成,采用现场吊装,施工方便；由于插杆垫片自锁装置位于矩形方钢管的角点位置,连接构件的抗弯性能得到充分发挥,受力性能良好。(The invention discloses an assembly type steel structure torsion self-locking column connecting node which comprises an upper steel column, a lower steel column, an upper steel column end plate, a lower steel column partition plate, an inserting rod and an ejector rod, wherein the inserting rod and the ejector rod are fixedly connected to the four corners and the central position of the upper steel column end plate respectively, the four corners and the central position of the lower steel column end plate are provided with an inserting rod limiting hole and an ejector rod limiting hole respectively, the center of the lower steel column partition plate is fixedly provided with a torsional spring triggering rotating device triggered by the ejector rod, the outer wall of the lower steel column partition plate is hinged with a connecting rod through a connecting shaft sleeved with a torsional spring and further connected with a rotating gasket, and the rotating gasket is clamped with the inserting rod under the elastic force provided by the torsional. The column connecting joint welding part is finished in a factory, and the construction is convenient by adopting field hoisting; because the inserted bar gasket self-locking device is positioned at the angular point of the rectangular square steel pipe, the bending resistance of the connecting member is fully exerted, and the stress performance is good.)

一种装配式钢结构扭转自锁柱柱连接节点

技术领域

本发明属于结构工程钢结构技术领域，具体涉及一种装配式钢结构扭转自锁柱柱连接节点，应用于工业与民用建筑结构体系。

背景技术

装配式建筑是在专门的预制工厂事先制作好构件，然后再运输到实际的施工场地去进行组装或现场再浇筑等，过去我国主要将装配式建筑应用于工业建筑中，近年来开始在民用建筑特别是住宅建筑中逐步采用。随着我国节能减排力度的加大以及城市化建设发展的需求，国家开始大力提倡建筑业提高工业化水平，预制装配式建筑迎来了新的发展契机。

钢柱与钢柱的连接是装配式钢结构体系的一个重要环节，柱和柱之间的连接方式应尽量多采用便于安装的方式并且能具备较为良好的承载能力。传统的柱柱连接方式通常有现场焊接和螺栓连接两种。现场焊接的做法往往会降低装配式构件安装与施工效率，进而导致进度延长；而螺栓连接的方式对螺栓精度要求较高，安装工艺略为复杂，且在外力作用下容易松动。

发明内容

本发明的目的是提供一种装配式钢结构扭转自锁柱柱连接节点，能节省施工时间，提高施工效率高，且结构安全可靠。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种装配式钢结构扭转自锁柱柱连接节点，该柱柱连接节点包括上节钢柱、下节钢柱、上节钢柱端板和下节钢柱端板，所述上节钢柱端板与上节钢柱下端焊接连接，所述下节钢柱端板与下节钢柱上端焊接相连；

该柱柱连接节点还包括下节钢柱隔板、插杆和顶杆，所述插杆为变径杆件，共设置四根，每根插杆的细端分别与上节钢柱端板的四角固定连接，所述顶杆固定连接在上节钢柱端板的中心位置，顶杆的外壁上沿轴向均匀开设有四个限位槽Ⅱ，所述下节钢柱端板的四角和中心位置分别开设有插杆限位孔和顶杆限位孔，所述插杆限位孔与插杆的粗端相适配，所述顶杆限位孔与顶杆相适配，

所述下节钢柱隔板焊接在下节钢柱的内部上部，在下节钢柱隔板的中心位置焊接有扭簧触发旋转装置，所述扭簧触发旋转装置包括上端开口的圆柱筒，所述圆柱筒与所述顶杆限位孔位于同一轴线，圆柱筒的内径与所述顶杆的外径相适配，圆柱筒的内壁上沿轴向均匀开设有四个限位槽Ⅰ，所述限位槽Ⅱ嵌合于所述限位槽Ⅰ中并能沿限位槽Ⅰ上下滑动，限位槽Ⅰ对应的圆柱筒的外侧沿轴向分别固定有四个连接轴，每个所述连接轴上从内到外依次套设有扭转弹簧和滑动套筒，每个所述滑动套筒上开设有一L型缺口，每个L型缺口右上方固定一防回弹限位板，每个所述连接轴上还铰接有连接杆，所述连接杆的一端***L型缺口内并能在L型缺口内上下左右滑动，连接杆的另一端设有一体连接的旋转垫片，所述旋转垫片的厚度与上节钢柱端板至插杆变径处距离相一致，所述扭转弹簧的一端为自由端，其上固定有限位球，扭转弹簧的另一端固定在连接杆中，在所述限位槽Ⅰ内、所述圆柱筒的筒体上开设有限位孔，且所述限位孔与所述扭转弹簧的高度一致。

进一步地，所述旋转垫片的截面形状为U形或C形，开口方向与所述插杆细端绕中心轴转动轨迹一致，且曲率半径与插杆细端相一致。

优选的，所述防回弹限位板的高度不小于所述连接杆的高度。

优选的，所述插杆和顶杆分别通过焊缝与所述上节钢柱端板连接。

优选的，所述限位孔的孔径与所述限位球的外径相适配。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的装配式钢结构扭转自锁柱柱连接节点，大部分构件在工厂内焊接完成，采用吊装进行现场装配。

2、通过插杆垫片自锁装置连接上下柱体，增加了钢柱的整体稳定性。

3、自锁连接装置位于矩形方钢管的角点位置，在实际受力条件下，其抗拉抗弯性能得到充分发挥，受力性能良好，连接节点安全可靠，可有效简化施工工艺，提高现场施工效率，节省施工时间，满足装配式钢结构节点的要求。

附图说明

图1为本发明的装配连接整体效果示意图；

图2为本发明的上节钢柱端板示意图；

图3为本发明的下节钢柱端板示意图；

图4为本发明的下节钢柱、隔板及扭簧机关整体连接示意图；

图5为本发明在未装滑动套筒及防回弹限位板时的扭簧触发旋转装置、连接杆及旋转垫片的连接示意图；

图6为本发明在未装滑动套筒及防回弹限位板时的扭簧触发旋转装置局部放大示意图；

图7为本发明的滑动套筒及防回弹限位板示意图；

图8为本发明的扭簧触发旋转装置示意图；

图9为本发明的插杆垫片自锁装置自锁效果剖面示意图；

图中，1-上节钢柱，2-下节钢柱，3-上节钢柱端板，4-下节钢柱端板，5-下节钢柱隔板，6-插杆，7-顶杆，801-插杆限位孔，802-顶杆限位孔，9-旋转垫片，10-连接杆，11-扭簧触发旋转装置，1101-防回弹限位板，1102-扭转弹簧，1103-限位孔，1104-限位球，1105-限位槽Ⅰ，1106-限位槽Ⅱ，1107-滑动套筒，1108-连接轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种装配式钢结构扭转自锁柱柱连接节点，该柱柱连接节点包括上节钢柱1、下节钢柱2、上节钢柱端板3和下节钢柱端板4，所述上节钢柱端板3与上节钢柱1下端焊接连接，所述下节钢柱端板4与下节钢柱2上端焊接相连，上节钢柱1和下节钢柱2均为矩形方钢管，上节钢柱端板3和下节钢柱端板4的截面均为矩形方截面。

如图2、图3、图4所示，该柱柱连接节点还包括下节钢柱隔板5、插杆6和顶杆7，所述插杆6为变径杆件，共设置四根，每根插杆6的细端分别与上节钢柱端板3的四角通过焊缝连接，所述顶杆7通过焊缝连接在上节钢柱端板3的中心位置，顶杆7的外壁上沿轴向均匀开设有四个限位槽Ⅱ1106，所述下节钢柱端板4的四角和中心位置分别开设有插杆限位孔801和顶杆限位孔802，插杆限位孔801和顶杆限位孔802的位置分别与插杆6、顶杆7的位置对应，且所述插杆限位孔801与插杆6的粗端相适配，所述顶杆限位孔802与顶杆7相适配，确保插杆6和顶杆7均能穿过下节钢柱端板4伸入下节钢柱2内。

如图4至图8所示，所述下节钢柱隔板5焊接在下节钢柱2的内部上端，具体是下节钢柱隔板5的四周分别通过焊缝与下节钢柱2的内壁焊接。在下节钢柱隔板5的中心位置焊接有扭簧触发旋转装置11，所述扭簧触发旋转装置11包括上端开口的圆柱筒，所述圆柱筒与所述顶杆限位孔802位于同一轴线，圆柱筒的高度略小于下节钢柱隔板5上表面与下节钢柱端板4下表面的距离，圆柱筒的内径与所述顶杆7的外径相适配，圆柱筒的内壁上沿轴向均匀设置有四个限位槽Ⅰ1105，所述限位槽Ⅱ1106嵌合于所述限位槽Ⅰ1105中并能沿限位槽Ⅰ1105上下滑动，从而实现顶杆7在圆柱筒内上下滑动，限位槽Ⅰ1105对应的圆柱筒的外侧沿轴向分别固定有四个连接轴1108，每个所述连接轴1108上从内到外依次套设有扭转弹簧1102和滑动套筒1107，如图7所示，每个所述滑动套筒1107上开设有一L型缺口，每个L型缺口右上方，具体是L型缺口水平段的正上方、L型缺口水平段的正右方固定一防回弹限位板1101，每个所述连接轴1108上还铰接有连接杆10，所述连接杆10的一端***L型缺口内并能在L型缺口内上下左右滑动，连接杆10的另一端设有一体连接的旋转垫片9，所述旋转垫片9的厚度与上节钢柱端板3至插杆6变径处距离相一致，所述旋转垫片9的截面形状为U形或C形，开口方向与所述插杆6细端绕中心轴转动轨迹一致，且曲率半径与插杆6细端相一致，从而保证旋转垫片9能够与插杆6细端部分卡合。

为了增强旋转垫片9与插杆6的卡合效果，防止连接杆10回弹，所述防回弹限位板1101的高度不小于所述连接杆10的高度。

所述扭转弹簧1102的一端为自由端，可自由移动，并且于特定位置焊接一限位球1104，扭转弹簧1102的另一端固定在连接杆10中，

在所述限位槽Ⅰ1105内、所述圆柱筒的筒体上开设有限位孔1103，所述限位孔1103的孔径与所述限位球1104的外径相适配，且所述限位孔1103与所述扭转弹簧1102的高度一致，确保限位球1104能够正好卡入限位孔1103中。

在连接之前，通过预加外力使扭转弹簧1102上限位球1104通过限位孔1103，完成约束，进而使连接杆10处于L型缺口右侧，旋转垫片9处在特定位置，此时旋转机关中扭转弹簧1102处于压缩状态。

在连接过程中，待上柱端板3、下柱端板4完成拼接，插杆6完成下柱插合，此时顶杆7上的限位槽Ⅱ1106与圆形筒上的限位槽Ⅰ1105插合，在压力作用下限位球1104弹出限位孔1103，扭转弹簧1102回弹，在强弹力作用下连接杆10及旋转垫片9发生旋转位移，旋转垫片9于下节钢柱端板4至插杆6变径处与插杆6完成卡合，实现自锁，如图9所示状态。

连接完成后，扭转弹簧1102仍能保持压缩状态，增强旋转垫片9与插杆6的卡合效果。与此同时，连接杆10转动到L型缺口左侧，此时滑动套筒1107向下纯滑动，进而带动防回弹限位板1101下移。防回弹限位板1101下移后，限制连接杆10与旋转垫片9发生回弹，进一步增强旋转垫片9与插杆6的卡合效果。